Способ обеспечения искробезопасности и устройство для его осуществления

 

Способ обеспечения искробезопасности основан на определении параметров искробезопасных цепей, сравнении этих параметров с эталонным значением и в момент сравнения параметров этих цепей и эталонного значения, формировании сигнала управления выходной мощностью источника питания, при отсутствии коммутации искробезопасных цепей накопление напряжения источника питания данных цепей производят с выхода основной обмотки трансформатора питания путем однополупериодного выпрямления фазного напряжения в течении первого полупериода, суммарное напряжение тока нагрузки, пропорциональное количеству коммутируемых в данный момент искробезопасных цепей определяют по величине падения напряжения на измерительном резисторе, подключенном через стабилитрон на один из входов схемы сравнения, на второй вход которой подают линейное пилообразное напряжение, если величина падения напряжения на этом резисторе менее установленного значения, напряжение источника питания формируют однополупериодным выпрямлением фазного напряжения в течение первого полупериода, при этом накопленное в течение первого полупериода выходное напряжение источника дополняют импульсами фазного напряжения с выхода дополнительной обмотки трансформатора, соединенной последовательно с основной обмоткой, в течение второго полупериода, а длительность этих импульсов формируют в зависимости от величины мгновенного значения суммарного тока нагрузки в коммутируемых искробезопасных цепях с момента сравнения контролируемого параметра с эталонным значением до момента перехода входного напряжения во втором полупериоде через нулевое значение. 2 с.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к способам и средствам обеспечения искробезопасности электрических цепей дискретных датчиков в многоканальных информационно-измерительных системах при контроле и сборе информации, поступающей с датчиков, находящихся во взрывоопасных средах предприятий горной, нефтехимической и газовой промышленности.

Известен способ обеспечения искробезопасности электрических цепей, основанный на ограничении параметров в каждой искробезопасной цепи до безопасного уровня, в том числе напряжения до заданного уровня напряжения стабилизации и максимального значения тока, снимаемого с выхода источника питания, путем установки ограничительного сопротивления, задающего ток как через стабилитрон, так и пороговое значение тока в искробезопасной цепи в момент ее коммутации [1] При этом при отсутствии коммутации или тока нагрузки в искробезопасной цепи вся выходная мощность источника питания будет прикладываться к стабилитрону, а увеличение количества искробезопасных цепей или тока нагрузки в n-раз в данном способе приводит к увеличению количества ограничивающих элементов для каждой цепи в n-раз как по току, так и по напряжению, так как уменьшение величины общего ограничивающего сопротивления в n-раз ведет к чрезмерному потреблению мощности источника питания при отсутствии коммутации в искробезопасных цепях за счет увеличения тока через стабилитрон и может привести к аварийным режимам при превышении величины тока в одной из искробезопасных цепей более максимального значения в момент ее коммутации.

Известен способ обеспечения искробезопасности, основанный на определении параметров искробезопасных цепей, сравнении этих параметров с эталонными значениями и в случае превышения параметрами цепи эталонных значений формировании сигнала на отключение источника питания, где в качестве эталонного значения используют сдвиг фаз между током и напряжением при номинальном режиме и сравнивают его с контролируемым значением сдвига фаз при изменении параметров в данной искробезопасной цепи при наличии в ней индуктивной нагрузки [2] В данном способе пропорционально росту тока при наличии индуктивной нагрузки увеличивается величина сдвига фаз между током и напряжением, а в искробезопасных цепях с чисто активным сопротивлением сдвиг фаз между током и напряжением практически равен нулю.

Известно устройство обеспечения искробезопасности, содержащее трансформатор, соединенный выводами вторичной обмотки с входами выпрямительного моста, отрицательный выход которого подключен к датчику начала коммутации, к катоду светодиода тиристорного оптрона, к аноду первого стабилитрона и к отрицательному выводу первого конденсатора, положительный вывод которого соединен с катодом первого диода и с одним из выводов ограничительного резистора, второй вывод которого подключен к катоду второго стабилитрона и к первому выводу нагрузки, соединенной вторым выводом через первый транзисторный ключ со вторым выводом датчика начала коммутации, с анодом светодиода тиристорного оптрона и с катодом первого стабилитрона. Кроме этого, известное устройство содержит: два диода, второй конденсатор, второй транзисторный ключ, два резистора, тиристор, импульсный трансформатор и линию связи, подключенную выводами к выводам нагрузки [3] Во время приема сигнала с линии связи в известном устройстве первый транзисторный ключ открыт, оба конденсатора заряжены до напряжения питания источника через первый и второй разделительные диоды, при этом через ограничительный резистор, линию связи и датчик начала коммутации течет ток нагрузки, значение которого сравнивается с заданным напряжением первого стабилитрона, подключенного параллельно датчику.

При возникновении короткого замыкания в линии связи искробезопасной цепи сигналом, сформированным датчиком начала коммутации, открывается второй транзисторный ключ, который шунтирует напряжение первого конденсатора, в то же время закрывается первый транзисторный ключ и напряжение с выхода второго конденсатора обратной полярности через второй ключ и тиристор прикладывается к линии связи. В результате происходит гашение разряда в линии связи.

Недостатки известных способа-прототипа и устройства-прототипа заключаются в том, что контроль параметров производится для одной отдельно взятой искробезопасной цепи в номинальном режиме потребления тока в этой цепи, что связано с потреблением мощности источника питания в данный момент, а при коммутации этой искробезопасной цепи, то есть в режиме короткого замыкания в линии связи, когда контролируемые параметры этой цепи по значению превышают эталонное или заданное значение, происходит отключение источника питания от искробезопасной цепи с задержкой на снижение контролируемых параметров до безопасного уровня в способе-прототипе или разряда накопленной источником питания энергии до нулевого уровня на входе искробезопасной цепи в устройстве-прототипе.

Отключение источника питания от искробезопасных цепей в момент их коммутации приводит к потере информации, поступающей с дискретных датчиков, на время отсутствия напряжения питания.

Следует заметить, что данные способ и устройство предусматривают контроль параметров только одной искробезопасной цепи, а увеличение количества цепей в n-раз к увеличению аппаратурных затрат также в n-раз. Кроме этого, для дискретного датчика информационным сигналом является короткое замыкание его контактами искробезопасной цепи.

Следовательно, контролируемыми параметрами на входах каждой искробезопасной цепи являются напряжение холостого хода при отсутствии коммутации или сигнала в этой цепи и ток короткого замыкания в линии связи с дискретным датчиком в момент коммутации данной искробезопасной цепи при наличии сигнала.

При многоканальном методе сбора информации, поступающей с выходов n датчиков, выходная мощность источника питания должна обеспечивать номинальный режим коммутации всех n искробезопасных цепей с учетом длины линии связи с датчиками.

В то же время в процессе коммутации искробезопасных цепей ток в каждой из них не должен превышать предельных значений, а уровень напряжения на входе каждой из них в момент отсутствия коммутации не должен превышать допустимых величин.

Предлагаемые способ и устройство направлены на обеспечение искробезопасности электрических цепей связи с дискретными датчиками, а осуществление изобретения позволит снизить потребляемую мощность в момент отсутствия коммутации искробезопасных цепей и исключить потери информации при коммутации n искробезопасных цепей контактами датчиков за счет регулирования выходной мощности источника в зависимости от изменения тока нагрузки в этих цепях.

Снижение потребляемой мощности в момент отсутствия коммутации и исключение потерь информации при коммутации n искробезопасных цепей достигается тем, что в способе обеспечения искробезопасности, основанном на определении параметров искробезопасных цепей, сравнении их с эталонным значением и в момент сравнения параметров этих цепей эталонного значения формировании сигнала управления выходной мощностью источника питания, при отсутствии коммутации в искробезопасных цепях накопление напряжения источника питания производят с выхода основной обмотки трансформатора путем однополупериодного выпрямления фазного напряжения в течении первого полупериода, момент поступления сигнала с одного или одновременно с n датчиков на входы этих цепей контролируют датчиком начала коммутации, через который напряжение источника питания подают на коммутируемые в данный момент искробезопасные цепи, а также на генератор пилообразного напряжения и схему сравнения с управляемым выпрямителем на выходе, ограничивая его величину до заданного уровня напряжения стабилизации, при этом суммарное значение тока нагрузки, пропорциональное количеству коммутируемых в данный момент искробезопасных цепей, определяют по величине падения напряжения на измерительном резисторе, подключенном через стабилитрон на один из входов схемы сравнения, на второй вход которой подают линейное пилообразное напряжение, формируемое сигналом с выхода дополнительной обмотки трансформатора в течение второго полупериода фазного напряжения с амплитудным значением, равным уровню напряжения питания, при этом если величина падения напряжения на этом резисторе менее установленного значения напряжения стабилитрона на входе схемы сравнения напряжение питания источника формируют однополупериодным выпрямлением фазного напряжения в течение первого полупериода, а в момент превышения контролируемым параметром установленного значения производят сравнение этого параметра с эталонным значением, в качестве которого используют линейное пилообразное напряжение, подаваемое на второй вход схемы сравнения и при сравнении контролируемого параметра с эталонным значением формируют сигнал включения управляемого выпрямителя, при этом накопленное в течение первого полупериода выходное напряжение источника дополняют импульсами фазного напряжения с выхода дополнительной обмотки трансформатора, соединенной последовательно с основной обмоткой, в течение второго полупериода, а длительность этих импульсов формируют в зависимости от величины мгновенного значения суммарного тока нагрузки в коммутируемых искробезопасных цепях с момента сравнения контролируемого параметра с эталонным значением до момента перехода входного напряжения во втором полупериоде через нулевое значение.

Снизить потребляемую мощность в момент отсутствия коммутации и исключить потери информации при коммутации n искробезопасных цепей можно также тем, что в устройство обеспечения искробезопасности, содержащее трансформатор с основной обмоткой питания искробезопасных цепей, выпрямительный диод, датчик начала коммутации, два диода, тиристорный оптрон, стабилитрон и ограничительный резистор, соединенный одним из выводов с положительным выводом конденсатора, отрицательный вывод которого подключен к аноду второго стабилитрона, введены второй ограничительный резистор, измерительный резистор, схема сравнения, управляемый выпрямитель на втором тиристором оптроне и генератор пилообразного напряжения, включающий интегрирующий конденсатор на входе и инвертор на транзистором ключе на выходе, а также n искробезопасных цепей связи с контактными датчиками, составляющих ячейку, в каждую из которых включены диод со стороны искробезопасного входа и транзистора оптопара со стороны искроопасного выхода, а также ограничительный резистор, при этом датчик начала коммутации выполнен на первом тиристорном оптроне, выпрямитель выполнен по однотактной схеме выпрямления, в плечи которого включены выпрямительный диод и фототиристор управляемого выпрямителя на втором тиристорном оптроне, а в трансформатор источника включена дополнительная обмотка питания, последовательно соединенная с его основной обмоткой питания, общий вывод которых соединен с анодами первого дополнительного диода и второго стабилитрона, с первыми выводами измерительного резистора и интегрирующего конденсатора, с общими вводами напряжения питания инвертора генератора пилообразного напряжения и схемы сравнения, а также с отрицательным выводом первого конденсатора, положительный вывод которого подключен к катодам выпрямительного диода и фототиристора управляемого выпрямителя на первом тиристорном оптроне, аноды которых соединены с другими выводами соответственно основной и дополнительной обмоток трансформатора, кроме этого, вывод дополнительной обмотки трансформатора через второй ограничительный резистор подключен к катодам первого и второго дополнительных диодов, анод последнего из которых соединен со вторым выводом интегрирующего конденсатора и одним из выводов делителя на входе инвертора генератора пилообразного напряжения, выход которого подключен к первому входу схемы сравнения, второй вход схемы сравнения соединен с анодом первого стабилитрона, катод которого подключен к второму выводу измерительного резистора и к объединенным между собой выводам ограничительных резисторов всех ячеек искробезопасных цепей, другой вывод каждого из которых подключен к катоду светодиода транзисторной оптопары соответствующей ячейки искробезопасной цепи, второй вывод первого ограничительного резистора подключен к анодам светодиода и фоторезистора датчика начала коммутации на первом тиристорном оптроне, катод фототиристора которого соединен с катодом второго стабилитрона, с анодом светодиода управляемого выпрямителя на втором тиристорном оптроне, с другим выводом делителя на входе инвертора генератора пилообразного напряжения, с положительными вводами напряжения питания инвертора и схемы сравнения, выход которой подключен к катоду светодиода управляемого выпрямителя на втором тиристорном оптроне, при этом катод светодиода датчика начала коммутации на первом тиристорном оптроне подключен к входам контактных датчиков всех искробезопасных цепей, а выход датчика каждой искробезопасной цепи через диод соединен с анодом светодиода транзисторной оптроны данной цепи.

На фиг.1 изображена функциональная схема устройства, реализующего предлагаемый способ; на фиг.2 диаграммы, поясняющие работу предлагаемого изобретения.

Устройство содержит трансформатор 1, выпрямительный диод 2, конденсатор 3, ограничительные резисторы 4, 5, датчик начала коммутации на первом тиристорном оптроне 6, второй стабилитрон 7, диодный коммутатор на диодах 8 и 9, генератор пилообразного напряжения (ГПН) 10, включающий интегрирующий конденсатор 11 на входе и транзисторный ключ инвертора 12 на выходе, схему сравнения 13, управляемый выпрямитель на втором тиристорном оптроне 14, первый стабилитрон 15, измерительный резистор 16 и n искробезопасных цепей, ячейки 17, каждая из которых содержит диод 18, транзисторную оптопару 19 и ограничительный резистор 20, которые имеют входные клеммы 24, 25 для подключения контактных датчиков и выходные клеммы 26, 27 для передачи информационных сигналов на внешние устройства, находящиеся во взрывоопасных зонах.

При этом выводы вторичных обмоток трансформатора 1 через выпрямительный диод 2 и фототиристор второго тиристорного оптрона 14 управляемого выпрямителя соединены с первым выводом ограничительного резистора 4 и с положительным выводом конденсатора 3, отрицательный вывод которого подключен к общему выводу этих обмоток, к анодам второго стабилитрона 7 и диода 8, к первым выводам измерительного резистора 16 и интегрирующего конденсатора 11 генератора пилообразного напряжения 10, а также к общим входам питания этого генератора 10 и схемы сравнения 13, положительные выводы питания которых соединены с катодами второго стабилитрона 7 и фототиристора датчика начала коммутации на первом тиристорном оптроне 6 и с анодом светодиода управляемого выпрямителя на втором тиристорном оптроне 14, катод которого подключен к выходу схемы сравнения 13, а второй вывод ограничительного резистора 4 соединен с анодами фототиристора и светодиода первого тиристорного оптрона 6 датчика начала коммутации, катод светодиода которого подключен к общему входу датчиков, клеммы 24 всех ячеек 17, при этом выход каждого из датчиков, клемма 25 ячейки 17, через диод 18, соединен с анодом светодиода транзисторной оптопары 19 соответствующей ячейки 17 искробезопасных цепей, катод которой подключен к первому выводу ограничительного резистора 20 данной ячейки 17, а вторые выводы ограничительных резисторов 20 всех ячеек 17 соединены между собой и подключены к второму выводу измерительного резистора 16 и к катоду первого стабилитрона 15, анод которого соединен со вторым входом схемы сравнения 13, первый вход которой подключен к выходу инвертора 12 генератора пилообразного напряжения 10, вход которого через делитель, резистор 22 соединен со вторым выводом интегрирующего конденсатора 11 этого генератора и с анодом диода 9, а катоды диодов 8 и 9 через ограничительный резистор 5 подключены к выводу дополнительной обмотки трансформатора 1.

Устройство обеспечения искробезопасности в соответствии с предлагаемым способом работает следующим образом. При отсутствии сигналов на входах искробезопасных цепей происходит накопление импульсов напряжения на накопительном конденсаторе 3, при однополупериодном выпрямлении через диод 2 фазного напряжения в течении первого полупериода с выхода основной обмотки трансформатора 1 (фиг.2, поз.1).

Когда на входах искробезопасных цепей ячеек 17 отсутствуют сигналы с датчиков и коммутации в этих цепях нет, ток нагрузки источника питания равен нулю и напряжения на конденсаторе 3 равно напряжению холостого хода источника в соответствии с выражением: (1) где U₃ напряжение, накопленное на конденсаторе 3; U_ф действующее значение фазного напряжения на вторичной обмотке трансформатора 1; p отношение угловой частоты к периоду колебания синусоидального тока.

В момент замыкания контактов датчиков на входах искробезопасных цепей, клеммы 24, 25 ячеек 17, возникает ток нагрузки, который проходя через светодиод первого тиристорного оптрона 6 датчика начала коммутации в прямом направлении, зажигает его. При этом через открытый фототиристор этого оптрона 6 к выходу источника питания, конденсатор 3, подключаются стабилитрон 7, ГПН 10 и схема сравнения 13.

Величина напряжения питания в этом случае устанавливается для ГПН 10 и схемы сравнения 13 равная напряжению стабилизации стабилитрона 7, а на входе искробезопасных цепей ячеек 17 на уровне, равном: U17=U6+U7, (2) где U17 напряжение на входе искробезопасных цепей ячеек 17;
U6 прямое падение напряжения на фототиристоре оптрона 6;
U7 напряжение стабилизации стабилитрона 7.

В первый полупериод изменения фазного напряжения на выходе дополнительной обмотки трансформатора 1 источника питания формируется напряжение отрицательной полярности, при этом возникает ток, который через ограничительный резистор 5, диод 9 и делитель на резисторах 21, 22 поступает на базу транзисторного ключа инвертора 12 ГПН 10, открывая его.

Интегрирующий конденсатор 11 на входе инвертора 12 в этот момент разряжен. При переходе фазного напряжения на выходе дополнительной обмотки трансформатора 1 во второй полупериод на входе диодного коммутатора, диоды 8 и 9, возникает напряжение положительной полярности. При этом диоды 8, 9 закрываются и током, протекаемым через делитель на резисторах 21, 22, происходит линейный заряд интегрирующего конденсатора 11 от напряжения питания генератора (фиг.2, поз.3).

Положительным напряжением, линейно нарастающим на конденсаторе 11, транзистор инвертора 12 закрывается и на выходе ГПН 10 в этот полупериод формируется пилообразное напряжение обратное по направлению входному (фиг.2, поз. 4).

Формирование сигнала на выходе ГПН 10 заканчивается в момент перехода фазного напряжения на дополнительной обмотке трансформатора 1 через нулевое значение.

В этот момент диоды 8,9 открываются и интегрирующий конденсатор 11 через диод 9 и ограничительный резистор 5 разряжается на дополнительную обмотку. Так как транзистор инвертора 12 закрывается полностью в конце второго полупериода, амплитуда сигнала на выходе ГПН 10 равна напряжению питания ГПН за вычетом падения напряжения на этом транзисторе.

Все ячейки 17 искробезопасных цепей подключены параллельно через светодиод первого тиристорного оптрона 6 датчика начала коммутации и ограничительный резистор 4 к выходу источника, конденсатор 3, по входу напряжения питания, а выходы этих цепей, выводы всех резисторов 20 данных ячеек 17, соединены между собой и подключены к измерительному резистору 16. Величина падения напряжения от суммарного тока, протекающего через измерительный резистор 16 в момент коммутации искробезопасных цепей, пропорциональна количеству коммутируемых цепей.

С увеличением этого напряжения выше установленного напряжения стабилизации первого стабилитрона 15, последний открывается и сигнал с измерительного резистора 16 поступает через него на второй вход схемы сравнения 13. При этом происходит сравнение этого сигнала с сигналом пилообразного напряжения на выходе ГПН 10.

В момент сравнения данных сигналов на выходе схемы сравнения 13 формируется токовый сигнал, который, проходя через светодиод второго тиристорного оптрона 14 управляемого выпрямителя, зажигает его.

В этот же момент через открытый фототиристор этого оптрона 14 поступают положительные импульсы фазного напряжения, возникающие на выходе дополнительной обмотки трансформатора 1 в течение второго полупериода (фиг.2, поз. 1). Длительность этих импульсов определяется уровнем сигнала, снимаемого с измерительного резистора 16, от момента сравнения его с сигналом на выходе ГПН 10 до момента перехода фазного напряжения через нулевое значение в конце второго полупериода (фиг.2, поз.6).

С этого момента напряжение на конденсаторе 3 источника питания меняется пропорционально току нагрузки или количеству одновременно коммутируемых ячеек 17 искробезопасных цепей в данный момент.

Значение тока при коммутации искробезопасных цепей ячеек 17 определяется выражением:
, (3)
где ΣI₁ суммарное значение тока через ячейки 17 в момент коммутации искробезопасных цепей;
U18, U19 величина падения напряжения на диоде 18 и светодиоде транзисторной оптопары 19 ячейки 17;
R16, R20 величина сопротивления резисторов соответственно 16 и 20;
n количество коммутируемых цепей в ячейках 17 в данный момент.

Величина падения напряжения на измерительном резисторе 16 равна:
U16 Ii·R16 (4)
Напряжение стабилизации первого стабилитрона 15 выбирается из выражения:
, (5)
где U15 напряжение стабилизации стабилитрона 15;
U16макс, U16мин величина падения напряжения на резисторе 16 соответственно при максимальном и минимальном количестве коммутируемых цепей ячеек 17.

При этом для n-коммутируемых цепей, суммарный ток которых создает падение напряжения на резисторе 16 меньшее, чем напряжение стабилизации стабилитрона 15, его значение определяется по выражению (3), а если больше установленного значения, то по выражению:
, (6)
где U15 напряжение стабилизации стабилитрона 15;
U13 напряжение падения на входе схемы сравнения 13;
R13 входное сопротивление схемы сравнения 13.

Отсюда выходное напряжение на конденсаторе 3 при n минимальном для источника с однополупериодным выпрямлением в течении первого полупериода определяется в соответствии с выражением:
, (7)
где Ri внутреннее сопротивление источника питания, включающий сопротивления трансформатора 1 и диода 2;
I7 значение тока через второй стабилитрон 7;
I10, I13 токи потребления соответственно ГПН 10 и схемы сравнения 13.

Напряжение на конденсаторе 3 при двухполупериодном выпрямлении будет зависеть от угла открывания управляемого выпрямителя на фототиристоре второго тиристорного оптрона 14 во втором полупериоде и определяется выражением:
, (8)
где j угол открывания управляемого выпрямителя 14, равный длительности импульса управления на выходе схемы сравнения 13.

В известном способе и устройстве в момент коммутации происходит отключение источника питания от линии связи с датчиками.

В предлагаемом способе и устройстве в момент присутствия сигналов с датчиков, т.е. в момент коммутации, происходит обратный процесс накопление выходного напряжения источника на конденсаторе 3 при росте количества коммутируемых контактами датчиков искробезопасных цепей ячеек 17. Это обеспечивает номинальный режим по току во всех коммутируемых цепях независимо от их количества на протяжении всего процесса коммутации и способствует уверенному приему информации от n-количества дискретных датчиков с учетом длины линии связи с ними. Кроме этого, для многоканальных систем контроля информации с дискретных датчиков присутствие сигналов на входах носит хаотический характер как по частоте, так и по длительности их прихода, что приводит к резкому изменению нагрузки на выходе источника, а следовательно и уровня напряжения на конденсаторе 3. В предлагаемом способе и устройстве предусмотрен автоматический контроль тока нагрузки в коммутиpуемых цепях по мгновенному значению суммарного тока на их выходах и компенсация выходной мощности источника при превышении его значения выше установленного в течение второго полупериода изменения фазного напряжения регулируемыми дозами, пропорциональными по длительности росту количества сигналов на входах в данный момент. Контроль процесса коммутации цепей по входам и регулирование выходной мощности источника производится с помощью быстродействующих тиристорных оптопар. Все это позволит исключить потери информации при обслуживании n-количества датчиков одним устройством. Использование предлагаемого изобретения позволит, кроме этого, сэкономить электроэнергию за счет потребления мощности источника питания только при наличии сигналов с датчиков на его входах.

На фиг. 2 (кривая 2) изображена зависимость тока нагрузки источника в предлагаемом устройстве при наличии сигналов с n датчиков на входах. Эта зависимость носит строго нелинейный характер, а с ростом числа коммутируемых цепей эта нелинейность возрастает, что способствует оптимальному режиму работы источника питания.

В известных способе и устройстве с увеличением количества линий связи с датчиками ток нагрузки источника изменяется почти линейно (фиг.2, кривая 1).

Обеспечение искробезопасности электрических цепей датчиков осуществляется за счет поддержания стабилизированного уровня напряжения питания на входах искробезопасных цепей и номинального значения тока в этих цепях независимо от количества сигналов на входах.

Напряжение на входах искробезопасных цепей предлагаемого устройства не превышает 12 В при токе через контакты каждого из n-датчиков не более 11 мА, что в соответствии с требованиями ГОСТ 22782.5-78 не превышает предельных значений для работы электроаппаратов с повышенной надежностью против взрыва в условиях водородо-воздушной смеси.

Формула изобретения

1. Способ обеспечения искробезопасности, основанный на определении параметров искробезопасных цепей, сравнении этих параметров с эталонным значением и в момент сравнения параметрами этих цепей эталонного значения формировании сигнала управления выходной мощностью источника питания, отличающийся тем, что при отсутствии коммутации в искробезопасных цепях накопление напряжения источника питания производят с выхода основной обмотки трансформатора путем однополупериодного выпрямления фазного напряжения в течение первого полупериода, момент поступления сигнала с одного или одновременно с n датчиков на входы этих цепей контролируют датчиком начала коммутации, через который напряжение источника питания подают на коммутируемые в данный момент искробезопасные цепи, а также на генератор пилообразного напряжения и схему сравнения с управляемым выпрямителем на выходе, ограничивая его величину до заданного уровня напряжения стабилизации, при этом суммарное напряжение тока нагрузки, пропорциональное количеству коммутируемых в данный момент искробезопасных цепей, определяют по величине падения напряжения на измерительном резисторе, подключенном через стабилитрон на один из входов схемы сравнения, на второй вход которой подают линейное пилообразное напряжение, формируемое сигналом с дополнительной обмотки трансформатора в течение второго полупериода фазного напряжения с амплитудным значением, равным уровню напряжения питания, при этом, если величина падения напряжения на этом резисторе менее установленного значения напряжения стабилитрона на входе схемы сравнения, напряжение источника питания формируют однополупериодным выпрямлением фазного напряжения в течение первого полупериода, а в момент превышения контролируемым параметром установленного значения производят сравнение этого параметра с эталонным значением, в качестве которого используют линейное пилообразное напряжение, подаваемое на второй вход схемы сравнения, и при сравнении контролируемого параметра с эталонным значением формируют сигнал включения управляемого выпрямителя, при этом накопленное в течение первого полупериода выходное напряжение источника дополняют импульсами фазного напряжения с выхода дополнительной обмотки трансформатора, соединенной последовательно с основной обмоткой, в течение второго полупериода, а длительность этих импульсов формируют в зависимости от величины мгновенного значения суммарного тока нагрузки в коммутируемых искробезопасных цепях с момента сравнения контролируемого параметра с эталонным значением до момента перехода входного напряжения во втором полупериоде через нулевое значение.

2. Устройство обеспечения искробезопасности, содержащее трансформатор с основной обмоткой питания искробезопасных цепей, выпрямительный диод, датчик начала коммутации, два диода, тиристорный оптрон, стабилитрон и ограничительный резистор, соединенный одним из выводов с положительным выводом конденсатора, отрицательный вывод которого подключен к аноду второго стабилитрона, отличающееся тем, что в него введены второй ограничительный резистор, измерительный резистор, схема сравнения, управляемый выпрямитель на втором тиристорном оптроне и генератор пилообразного напряжения, включающий интегрирующий конденсатор на входе и инвертор на транзисторном ключе на выходе, а также n искробезопасных цепей связи с контактными датчиками, составляющих ячейку, в каждую из которых включены диод со стороны искробезопасного входа, а также ограничительный резистор, при этом датчик начала коммутации выполнен на первом тиристорном оптроне, выпрямитель выполнен по однотактной схеме выпрямления, в плечи которого включены выпрямительный диод и фототиристор управляемого выпрямителя на втором тиристорном оптроне, а в трансформатор источника включена дополнительная обмотка питания, общий выход которых соединен с анодами первого дополнительного диода и второго стабилитрона, с первыми выводами измерительного резистора и интегрирующего конденсатора, с общими выводами напряжения питания инвертора генератора пилообразного напряжения и схемы сравнения, а также с отрицательным выводом первого конденсатора, положительный вывод которого подключен к катодам выпрямительного диода и фототиристора управляемого выпрямителя на первом тиристорном оптроне, аноды которых соединены с другими выводами соответственно основной и дополнительной обмоток трансформатора, кроме того, вывод дополнительной обмотки трансформатора через второй ограничительный резистор подключен к катодам первого и второго дополнительных диодов, анод последнего из которых соединен с вторым выводом интегрирующего конденсатора и одним из выводов делителя на входе инвертора генератора пилообразного напряжения, выход которого подключен к первому входу схемы сравнения, второй вход схемы сравнения соединен с анодом первого стабилитрона, катод которого подключен к второму выводу измерительного резистора и к объединенным между собой выводам ограничительных резисторов всех ячеек искробезопасных цепей, другой вывод каждого из которых подключен к катоду светодиода транзисторной оптопары соответствующей ячейки искробезопасной цепи, второй вывод первого ограничительного резистора подключен к анодам светодиода и фототиристора датчика начала коммутации на первом тиристорном оптроне, катод фототиристора которого соединен с катодом второго стабилитрона, с анодом светодиода управляемого выпрямителя на втором тиристорном оптроне, с другим выводом делителя на входе инвертора генератора пилообразного напряжения, с положительными выводами напряжения питания инвертора и схемы сравнения, выход которой подключен к катоду светодиода управляемого выпрямителя на втором тиристорном оптроне, при этом катод светодиода датчика начала коммутации на первом тиристорном оптроне подключен к входам контактных датчиков всех искробезопасных цепей, а выход датчика каждой искробезопасной цепи через диод соединен с анодом светодиода транзисторной оптопары данной цепи.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2